夏天

摘 要 “果酒的制作”實(shí)驗(yàn)通過果酒發(fā)酵裝置的設(shè)計(jì)、果酒的制作和發(fā)酵過程的記錄、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的展示和討論，讓學(xué)生學(xué)會(huì)制作果酒，說明制作原理。

關(guān)鍵詞 果酒 發(fā)酵 教學(xué)研討

中圖分類號 G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

“果酒的制作”是浙科版高中生物學(xué)選修1第三部分“生物技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用”中的實(shí)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)意在讓學(xué)生學(xué)會(huì)制作葡萄酒和其他果酒，說明制作原理，設(shè)計(jì)并安裝簡單的生產(chǎn)果酒的裝置。教科書中介紹了2種果酒的制作方法，分別為“用葡萄制作葡萄酒”（用葡萄勻漿制作葡萄酒）和“用果汁制作果酒”。本實(shí)驗(yàn)以前一種方法進(jìn)行果酒的制作。

1 學(xué)情分析

學(xué)生在《必修1·分子與細(xì)胞》中已學(xué)習(xí)了厭氧呼吸和“乙醇發(fā)酵實(shí)驗(yàn)”，容易理解葡萄酒是酵母菌在無氧條件下利用葡萄糖進(jìn)行乙醇發(fā)酵的產(chǎn)物，且為果酒發(fā)酵裝置的設(shè)計(jì)奠定了知識(shí)基礎(chǔ)。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程

2.1 設(shè)計(jì)果酒發(fā)酵裝置

圖1A是教科書中的發(fā)酵裝置示意圖，發(fā)酵瓶上加一軟木塞或橡膠塞，塞上有孔，孔中插一彎曲的安全玻璃管，玻璃管中裝適量水液封。玻璃管的作用是防止外界氧氣和雜菌的進(jìn)入，同時(shí)，乙醇發(fā)酵過程中產(chǎn)生的CO2可以從玻璃管排出，減小瓶中的壓力。學(xué)生可根據(jù)教科書中的示意圖搭建實(shí)驗(yàn)裝置，也可自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置。

教師可引導(dǎo)學(xué)生回憶“乙醇發(fā)酵實(shí)驗(yàn)”的實(shí)驗(yàn)裝置，用廣口瓶和帶導(dǎo)管的橡膠塞組成發(fā)酵裝置。教師還可引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用生活中常見的物品，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置。例如，可用礦泉水瓶作為發(fā)酵裝置，將瓶蓋稍微擰松即可，當(dāng)產(chǎn)生的CO2使瓶內(nèi)氣壓增大時(shí)，會(huì)把瓶蓋稍微頂起，使氣體流出；為了使密封效果更好且便于排氣，還可將普通瓶蓋換為帶有硅膠閥的飲料瓶蓋，其原理類似于心臟瓣膜，當(dāng)發(fā)酵瓶內(nèi)的氣壓增大到一定程度時(shí)，會(huì)使硅膠閥中部的十字口打開，氣體排出，瓶內(nèi)氣壓下降后硅膠閥再次閉合。

本實(shí)驗(yàn)采用的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1B所示，由4 L的礦泉水瓶、橡膠塞和雙球安全漏斗組成。用打孔器給橡膠塞打孔，插入雙球安全漏斗，替換礦泉水瓶的瓶蓋即可。發(fā)酵裝置安裝完成后，檢查氣密性，以保證發(fā)酵過程中的無氧環(huán)境。

2.2 果酒的制作

學(xué)生按步驟制作葡萄酒：① 將2.5 kg成熟的紫葡萄用水洗凈，再用涼開水沖洗葡萄替代高錳酸鉀溶液消毒。瀝去水后，捏碎，或用榨汁機(jī)以低速將葡萄打成漿狀。② 將1 g高活性干酵母放在紙杯中，加入少量溫水（<40℃）調(diào)成糊狀，制成酵母菌懸液。為使酵母菌迅速發(fā)揮作用，可加入少量蔗糖。③ 發(fā)酵裝置提前清洗干凈并晾干。將葡萄漿放入發(fā)酵瓶中，裝量不超過2/3，然后加入酵母菌懸液和400 g蔗糖，混勻，蓋上帶有雙球安全漏斗的橡膠塞，向漏斗加入適量水以液封。④ 在25～30℃的下發(fā)酵。⑤ 發(fā)酵完畢，過濾發(fā)酵液，除去葡萄皮、果肉和子。⑥ 將濾液（渾濁）分裝到1.5 L的礦泉水瓶中，擰緊瓶蓋，靜置。待沉淀后，上清液即為葡萄酒，倒出上清液或用虹吸法取出。

2.3 觀察并記錄發(fā)酵過程

在葡萄酒發(fā)酵期間，開放實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生每天定時(shí)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并記錄。第2天，發(fā)酵已非常劇烈，大量氣泡產(chǎn)生，CO2從雙球安全漏斗的液封處冒出，發(fā)出“噗噗”聲，可聞到明顯的酒味。學(xué)生根據(jù)聲音的頻率，估計(jì)發(fā)酵的劇烈程度。用手觸摸發(fā)酵瓶（礦泉水瓶）壁可感覺稍熱，學(xué)生能直觀地感受到厭氧呼吸釋放熱能。此時(shí)，發(fā)酵液已分層，上層為果皮、果肉，下層主要為液體，呈紫紅色，且葡萄皮已開始褪色，更多的色素溶解入葡萄酒。第3天，發(fā)酵繼續(xù)進(jìn)行，乙醇含量逐漸升高，可觀察到發(fā)酵瓶底部有白色沉淀，為死亡的酵母菌。第4天，發(fā)酵速度明顯減緩。第6天，僅有少量氣泡產(chǎn)生，過濾，將濾液裝入1.5 L的礦泉水瓶中，靜置。當(dāng)培養(yǎng)液中乙醇的濃度超過16%時(shí)，酵母菌就會(huì)死亡。靜置一段時(shí)間后，可觀察到大量死亡酵母菌和果渣的沉淀。充分靜置后，將上清液裝入新的礦泉水瓶，放入冰箱保存（零上低溫）。經(jīng)低溫保存的葡萄酒還可觀察到有酒石酸鹽晶體析出。

2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果展示和討論

學(xué)生展示自己制作的葡萄酒，并討論果酒制作過程中的問題和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：① 為什么葡萄漿的裝瓶量不超過2/3？學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中會(huì)發(fā)現(xiàn)發(fā)酵過程產(chǎn)生大量CO2，這些氣體會(huì)充滿果皮、果肉之間，使果皮和果肉從發(fā)酵液分離出來，浮于上層，導(dǎo)致體積增大。若葡萄漿裝得較滿，則會(huì)導(dǎo)致液體外溢，既損失發(fā)酵液，又會(huì)被雜菌污染。② 葡萄表面已有野生酵母菌，為什么還要接種酵母菌？涼開水沖洗葡萄（或高錳酸鉀溶液浸泡），不僅去除了葡萄表面的雜菌，還使野生酵母菌大量減少，接種酵母菌可提高發(fā)酵速率，同時(shí)，酵母菌占優(yōu)勢后可抑制其他真菌和細(xì)菌的生長。

3 教學(xué)建議

本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容屬于發(fā)酵工程，可作為STEM（科學(xué)、技術(shù)、工程學(xué)和數(shù)學(xué)）教育的活動(dòng)。教師可安排學(xué)生用當(dāng)?shù)厥a(chǎn)的水果進(jìn)行果酒的制作，如楊梅酒、西瓜酒。鼓勵(lì)學(xué)生使用自己設(shè)計(jì)的發(fā)酵裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。此外，還可將本實(shí)驗(yàn)用于“乙醇發(fā)酵實(shí)驗(yàn)”和“探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化實(shí)驗(yàn)”。endprint